Energia nucleare e problematiche ambientali

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1 Energia nucleare e problematiche ambientali R. Mezzanotte, M. Altavilla Giornata di Studio: Energia nucleare nuove prospettive ed opportunità Terni, 7 Marzo 2008

2 Energia nucleare e problematiche ambientali Normale funzionamento Il problema dei rifiuti radioattivi Gli incidenti nucleari Controllo dei rilasci sul territorio nazionale Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di radioattività nell ambiente Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 2

3 Normale funzionamento 1 Le sfide maggiori che provengono dall utilizzo dell energia nucleare sono il rischio di incidenti con conseguenze devastanti per l ambiente e la produzione di rifiuti che devono essere mantenuti sotto controllo per tempi molto lunghi, il rischio derivante dall uso malevole delle materie nucleari. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 3

4 Normale funzionamento 2 In Italia la legge impone che le immissioni di radioattività nell ambiente da parte di una centrale nucleare che venisse realizzata, così come da un deposito di rifiuti radioattivi o da ogni altra installazione che trattasse materie radioattive, siano tanto limitate da comportare dosi annue agli individui della popolazione non superiori ad un determinato valore, che è quello internazionalmente individuato come livello di dose trascurabile (10 µsv, meno di un centesimo del fondo naturale medio). Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 4

5 Il problema dei rifiuti radioattivi 1 Non vi è al mondo attività produttiva che non produca anche rifiuti. I rifiuti radioattivi presentano due caratteristiche che, in confronto con i loro parenti più prossimi, i rifiuti speciali pericolosi, giocano a loro favore: 1. la quantità relativamente ridotta dei rifiuti radioattivi che vengono prodotti dallo sfruttamento dell energia nucleare; 2. decadono, tendono cioè a perdere nel tempo la loro radioattività e quindi la pericolosità ad essa associata. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 5

6 Il problema dei rifiuti radioattivi 2 1. quantità relativamente ridotta dei rifiuti radioattivi che vengono prodotti dallo sfruttamento dell energia nucleare Il volume di rifiuti radioattivi che sono stati complessivamente prodotti in Italia dall inizio dell era nucleare ad oggi e presenti negli impianti italiani è di circa m 3 e comprende: quelli prodotti dalle 4 centrali elettronucleari dell ENEL; reattori di ricerca, impianti sperimentali o produttivi dell ENEA e di altri esercenti ; comprende anche l uso di sorgenti radioattive nell industria, nella ricerca e, soprattutto, in campo medico, per diagnostica e per terapia. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 6

7 Il problema dei rifiuti radioattivi 3 Ai circa m 3 sono da aggiungere: 6000 m 3 di rifiuti prodotti dal riprocessamento del combustibile nucleare inviato all estero (e che torneranno in Italia); rifiuti che verranno prodotti dallo smantellamento delle centrali e degli altri impianti nucleari, per una quantità stimabile in alcune decine di migliaia di metri cubi. Per una quantità totale di circa m 3 a cui devono essere aggiunti: 240 tonnellate di combustibile nucleare irraggiato che verrà inviato all estero (parte già inviato) per essere riprocessato e i cui rifiuti prodotti torneranno in Italia. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 7

8 Il problema dei rifiuti radioattivi 4 In giallo il combustibile irraggiato che sarà riprocessato presso l impianto francese di La Hague della società Areva (*) Massa prodotto finito indicata nelle denunce Euratom (**) Massa post irraggiamento da denuncia Euratom Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 8

9 Il problema dei rifiuti radioattivi 5 Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 9

11 Il problema dei rifiuti radioattivi 7 A fronte di questa quantità complessiva dei residui derivanti da tutte le attività nucleari svolte in Italia, nel nostro Paese viene prodotto annualmente il seguente quantitativo di rifiuti speciali pericolosi. con una tendenza ad un aumento pressoché continuo! Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 11

12 Il problema dei rifiuti radioattivi 8.infine la seconda caratteristica dei rifiuti radioattivi. 2. decadono, tendono cioè a perdere nel tempo la loro radioattività e quindi la pericolosità ad essa associata Sono necessari tempi variabili, a seconda del tipo di rifiuti, I categoria, II categoria e III categoria. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 12

13 Il problema dei rifiuti radioattivi 9 GT 26 Classificazione dei rifiuti radioattivi Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 13

14 Il problema dei rifiuti radioattivi 10 Gestione dei rifiuti radioattivi: proteggere le presenti e future generazioni dall esposizione alle radiazioni e dal potenziale rilascio dei radionuclidi nella biosfera. Esistono tecnologie capaci di gestire queste pur ridotte quantità di rifiuti radioattivi, tenendo conto dei tempi di isolamento necessari. Il caso più semplice è ovviamente quello dei rifiuti della I categoria. Per essi si tratta di mantenerli in deposito, anche presso gli stessi siti ove sono stati prodotti, per i pochi anni al massimo necessari al loro decadimento, prima di smaltirli come rifiuti convenzionali, tenendo conto delle loro eventuali altre caratteristiche di pericolosità. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 14

16 Il problema dei rifiuti radioattivi 12 Depositi per i rifiuti di II categoria Sono costituiti da celle in cemento armato, edifici realizzati in superficie o a livello immediatamente sub-superficiale. Le loro caratteristiche costruttive sono tali da garantire l isolamento dei rifiuti per alcune centinaia di anni, quelli necessari al loro decadimento. Depositi di questo tipo sono stati ormai ampiamente sperimentati in diversi paesi. Obiettivo fondamentale di sicurezza e radioprotezione per la gestione dei rifiuti radioattivi è la protezione dell uomo e dell ambiente Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 16

17 Il problema dei rifiuti radioattivi 13 E recente l istituzione di un gruppo di lavoro misto, da parte del Ministero dello Sviluppo Economico, composto da rappresentanti del Governo e delle Regioni, per avviare il percorso di individuazione di un sito per la realizzazione del deposito nazionale per la sistemazione definitiva dei rifiuti radioattivi di seconda categoria e lo stoccaggio temporaneo di quelli di terza, oltre ai materiali derivanti dall uso medico e industriale. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 17

18 Il problema dei rifiuti radioattivi 14 Depositi definitivi per la III categoria Per i rifiuti radioattivi ad alta attività (III Categoria) i tempi necessari per il loro decadimento è dell ordine delle centinaia di migliaia di anni. In questo caso, anche se vengono adottati come barriere ingegneristiche materiali e tecnologie di avanguardia (titanio, multibarriere ad elevato grado di integrità, etc..), la barriera naturale assume un ruolo fondamentale. Il sito deve quindi avere elevate caratteristiche di stabilità geologica, tettonica, idrogeologica e sismica. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 18

19 Il problema dei rifiuti radioattivi 15 Depositi definitivi per la III categoria WIPP Waste Isolation Pilot Plant rappresenta un sito di stoccaggio geologico in cui sono essenzialmente collocati rifiuti transuranici (TRU), provenienti dal programma di difesa nucleare nazionale americano. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 19

20 Il problema dei rifiuti radioattivi 16 Depositi definitivi per la III categoria Per i rifiuti di terza categoria, così come per il combustibile irraggiato non riprocessato, la soluzione di deposito in un sito geologico profondo, anche se spesso contrastata, raccoglie oggi ampi consensi nel mondo scientifico e la sua validità trova conferme negli studi che si stanno effettuando. oltre alla validità degli studi geologici attraverso i quali può essere valutata la stabilità di una formazione granitica, salina o argillosa, un elemento determinante e convincente in merito alla definizione della capacità di isolamento di quelle formazioni geologiche deriva dalla considerazione degli analoghi naturali Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 20

21 Analoghi naturali Il problema dei rifiuti radioattivi 17 Trent anni fa, alcuni scienziati francesi scoprirono che alcune zone di un giacimento di uranio in corso di sfruttamento a Oklo (Gabon), in un remoto passato avevano funzionato come reattori a fissione naturali. Le indagini scientifiche rivelarono che all'incirca due miliardi di anni fa un ingresso naturale di acqua nel giacimento aveva innescato una reazione a catena che è durata per centinaia di migliaia di anni producendo oltre 2500 kg di plutonio e circa 6 t di prodotti di fissione. La principale prova su cui i ricercatori francesi basavano la loro tesi era la riduzione di un certo isotopo dell uranio ( 235 U). Infatti l'uranio naturale contiene lo 0,72% dell isotopo 235 U, mentre i depositi di Oklo ne contenevano di meno. Per il momento, quelli scoperti in Gabon sono un opportunità davvero unica per studiare la migrazione nel tempo di scorie nucleari immagazzinate nel sottosuolo. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 21

22 Il problema dei rifiuti radioattivi 18 Per risolvere in parte il problema dei rifiuti radioattivi di notevole interesse, in tal senso, è la trasmutazione dei radionuclidi a vita lunga: grazie ad essa, quei radionuclidi, recuperati dal combustibile irraggiato attraverso operazioni di riprocessamento, potrebbero dar luogo, con il loro bruciamento in appositi impianti, ad un ulteriore produzione di energia,con la formazione al loro posto di radionuclidi a vita breve. Prima di poter effettuare la trasmutazione, i radionuclidi a lunga vita devono essere separati dalle scorie radioattive. A tal fine, deve avvenire la cosiddetta spallazione: i nuclei degli atomi di metallo pesante vengono colpiti da protoni ad alto contenuto di energia sparati da un acceleratore, e l urto provoca il distacco di pezzi di nuclei e nucleoni. Tali neutroni di spallazione reagiscono con il nocciolo radioattivo dei prodotti di fissione e vengono trasformati in altri nuclidi, e in tal modo si riduce gradualmente la radioattività del processo. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 22

23 Il problema dei rifiuti radioattivi 19 In merito all impatto radiologico di un deposito di rifiuti radioattivi, si ricorda quanto già detto a proposito della particolare severità della legislazione italiana in materia di radioprotezione, la quale impone che, in condizioni di progetto, le immissioni di radioattività nell ambiente da parte di un impianto di qualsiasi tipo, anche quindi da parte di un deposito di rifiuti, non comportino dosi annue agli individui della popolazione superiori a 10 µsv. In condizioni di normale funzionamento, la radioattività che si genera nel corso della reazione di fissione all interno del combustibile nucleare resta isolata dall ambiente esterno grazie a una serie di barriere successive Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 23

24 Gli incidenti nucleari 1 Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 24

25 Gli incidenti severi Gli incidenti nucleari 2 Quando un incidente si è evoluto sino a determinare la fusione del nocciolo, l elemento di differenza tra un evento grave, in termini di perdita dell impianto, ma ancora limitato sul piano delle conseguenze esterne e un evento catastrofico per l ambiente sta proprio nella tenuta del sistema di contenimento. Le analisi probabilistiche di sicurezza relative a tipici impianti con reattori di filiera occidentale portano, nel caso di probabilità stimata di incidenti con grave danneggiamento del nocciolo, a: PWR: 10-5 /anno; BWR: 10-6 /anno. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 25

26 Gli incidenti nucleari 3 Gli obiettivi probabilistici di sicurezza (requisiti EUR ) per un impianto di nuova progettazione possono essere in conclusione così schematizzati: probabilità di un incidente che comporti una grave fusione del combustibile, ma con ottima tenuta del sistema di contenimento: minore di 1 su in ogni anno di funzionamento; probabilità di un incidente che comporti una grave fusione del combustibile e una parziale perdita del sistema di contenimento: minore di 1 su in ogni anno di funzionamento; probabilità di un incidente che comporti una grave fusione del combustibile e la totale perdita del sistema di contenimento: minore di 1 su in ogni anno di funzionamento. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 26

27 Gli incidenti nucleari 4 Valutazione delle conseguenze degli incidenti severi Primo caso completa tenuta del sistema di contenimento: danni limitati alla perdita dell impianto; Secondo caso perdita parziale del sistema di contenimento: si avrebbe la necessità di intervenire immediatamente, evacuando i residenti in un raggio dell ordine di qualche chilometro dall impianto (provvedimento che con ogni probabilità si adotterebbe tuttavia precauzionalmente anche nel primo caso) e la perdita di quel territorio sul lungo termine. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 27

28 Gli incidenti nucleari 5 L incidente catastrofico Terzo tipo di incidente (perdita completa o quasi del sistema di contenimento) le conseguenze sono fortemente legate alle condizioni meteorologiche, dalle quali dipende la dispersione della radioattività, come di ogni altro inquinante. In assenza di provvedimenti di emergenza, le dosi ricevute dalla popolazione sarebbero dell ordine di alcuni sievert in caso di venti molto deboli, mentre in presenza di correnti significative andrebbero da un massimo di alcune centinaia di millisievert nelle zone circostanti l impianto sino a dosi dell ordine del millisievert a distanza di diverse centinaia di chilometri. Nel primo caso si potrebbero raggiungere, sempre in assenza di qualsiasi intervento di emergenza, livelli di dose tali da determinare effetti sanitari deterministici. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 28

29 Controllo dei rilasci sul territorio nazionale 1 Nella progettazione delle stesse installazioni nucleari particolare rilievo è dato a: condizioni d impianto (normale e incidentale); obiettivi di radioprotezione ad esse associate. L esperienza maturata con i processi autorizzativi delle istanze di disattivazione e dei progetti di depositi temporanei presentati, ha portato a mettere a fuoco le seguenti condizioni di impianto e dei relativi obiettivi di radioprotezione per i gruppi di riferimento della popolazione: Eventi normali: 10 μsv/anno; Eventi incidentali: 1 msv/evento. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 29

30 Controllo dei rilasci sul territorio nazionale 2 Gli scarichi sono tali, come nel caso degli ultimi iter autorizzativi relativi alle istanze di disattivazione ed ai progetti di depositi temporanei presentati, da comportare dosi annue agli individui della popolazione non superiori ad un determinato valore, che è quello internazionalmente individuato come livello di dose trascurabile (10 µsv, meno di un centesimo del fondo naturale medio) e che corrisponde all obiettivo di radioprotezione per la condizione di normale esercizio. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 30

31 Controllo dei rilasci sul territorio nazionale 3 Tutti gli obiettivi devono essere soddisfatti già per progetto e successivamente garantiti grazie al controllo degli effluenti aeriformi e liquidi e alla sorveglianza locale della radioattività ambientale (dall art. 54 del Decreto Legislativo 230). I sistemi di monitoraggio radiologico per effluenti aeriformi e liquidi sono sistemi di misura integrati in grado di rilevare in continuo il superamento di determinate soglie, basate sulle formule di scarico dell installazione, e di garantire il controllo delle dosi annue agli individui della popolazione. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 31

32 Controllo dei rilasci sul territorio nazionale 4 Sorveglianza locale della radioattività ambientale. L articolo 54 del Decreto Legislativo 230 garantisce la sorveglianza permanente del grado di radioattività dell'atmosfera, delle acque, del suolo e degli alimenti nelle zone sorvegliate attraverso una rete o programma di monitoraggio. Per descrivere l'impatto della radioattività nell ambiente non è solo importante selezionare i diversi radioisotopi di interesse, ma anche valutare i fenomeni di deposito e accumulo nel transito della radioattività nell'ambiente. Le strade di passaggio attraverso i diversi compartimenti ambientali per arrivare all'uomo sono dette catene ambientali e alimentari. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 32

33 Controllo dei rilasci sul territorio nazionale 5 Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 33

34 Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di radioattività nell ambiente 1 E noto che il rischio di immissione di radioattività nell ambiente può altresì provenire da impianti al di fuori del territorio nazionale. Capo X Interventi, Sezione I Piani di emergenza; Decreto Legislativo 230: Il piano nazionale prevede le misure protettive contro le conseguenze radiologiche di incidenti che avvengono in impianti al di fuori del territorio nazionale, nonché per gli altri casi di emergenze radiologiche che non siano preventivamente correlabili con alcuna specifica area del territorio nazionale stesso. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 34

35 Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di radioattività nell ambiente 2 E stato istituito presso l ANPA (oggi APAT), il Centro di elaborazione e valutazione dati (CEVaD) il quale ha il compito di effettuare le valutazioni in ordine all andamento nel tempo e nello spazio dei livelli di radioattività nell ambiente nelle situazioni di emergenza ed ai conseguenti livelli di esposizione, al fine di consentire alle autorità responsabili della gestione dell emergenza l adozione dei necessari provvedimenti di intervento sulla base delle valutazioni effettuate. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 35

36 Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di radioattività nell ambiente 3 Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 36

37 Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di radioattività nell ambiente 4 Anche in questo caso, particolare rilevanza è attribuita alle reti automatiche di monitoraggio radiologico le quali rivestono il compito di: confermare le informazioni prodotte dai sistemi internazionali di pronta notifica (interessamento o meno del territorio nazionale); funzione di Pronto-Allarme in assenza di informazioni; monitorare l evoluzione della nube sul territorio e informare circa i reali livelli di contaminazione. La rete automatica di monitoraggio radiologico è costituita da una rete REMRAD ed una GAMMA. Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 37

38 Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di radioattività nell ambiente 5 Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 38

39 Ringrazio per l attenzione l prestata Massimo altavilla Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 39